Si incontrano obiettivi ogni giorno. Che si tratti dell'obiettivo della fotocamera del tuo cellulare, delle lenti degli occhiali o delle lenti a contatto che usi per vedere chiaramente, lenti d'ingrandimento, microscopi, telescopi o qualcos'altro, la fisica degli obiettivi spiega come utilizzare un semplice pezzo di vetro per ingrandire, ridurre al minimo o mettere a fuoco le immagini per qualsiasi scopo.
In sostanza, le lenti funzionano piegando i raggi di luce che le attraversano attraverso la rifrazione, ma questo punto di base può essere implementato in modi diversi che variano in base al tipo di lente . Fortunatamente, le basi di tali obiettivi sono facili da capire quando si impara un po 'di più su come funzionano.
Che cos'è un obiettivo?
Un obiettivo è un pezzo di materiale trasparente che viene modellato in modo da fa sì che i raggi di luce si pieghino in un modo specifico mentre lo attraversano, sia che ciò significhi far convergere i raggi in un punto specifico o divergere come se da un punto specifico. Il materiale utilizzato potrebbe essere un pezzo di vetro o di plastica e la forma della lente determina se provoca la convergenza o la divergenza dei raggi luminosi. La parola "lente" deriva dalla parola latina per "lenticchia", a causa della somiglianza di forma tra una lente convergente e il legume.
La flessione effettiva dei raggi luminosi prodotti da una lente si verifica perché il materiale della lente ha un indice di rifrazione diverso dall'aria circostante. Questo comportamento è descritto dalla legge di Snell per la rifrazione, che mette in relazione il diverso angolo tra l'incidente e il raggio di luce rifratta con gli indici di rifrazione per i due materiali.
In breve, la legge dice che se si è passando da una sostanza con indice di rifrazione inferiore a una sostanza più alta (ad esempio, dall'aria al vetro), il raggio di luce viene deviato verso il "normale" verso la superficie (cioè verso la direzione perpendicolare alla superficie in quel punto) e che il l'opposto è vero per i raggi di luce che vanno da un materiale con indice di rifrazione più alto a uno più basso.
Definizioni
Ci sono alcuni termini unici usati nell'ottica, e capire questi è cruciale se stai studiando il fisica delle lenti.
I diagrammi di raggi sono uno strumento estremamente utile in ottica e vengono utilizzati per trovare la posizione in cui verrà formata un'immagine in base alla posizione dell'oggetto e dell'obiettivo. Disegnando un po 'di luce chiave che emerge da un oggetto e segnando il loro percorso mentre passano attraverso l'obiettivo, il punto in cui si incontrano è dove si formerà l'immagine.
Questo processo può essere fatto usando la legge di rifrazione di Snell, ma alcuni trucchi possono semplificare anche il processo. Ad esempio, un raggio che attraversa il centro dell'obiettivo viene quasi completamente deviato e uno che colpisce l'obiettivo perpendicolare all'asse ottico viene rifratto per passare attraverso il punto focale dell'obiettivo.
L'immagine prodotto dall'obiettivo può essere reale o virtuale. Per un'immagine reale, i raggi di luce convergono per formare un'immagine in una posizione specifica e potresti vedere quell'immagine se posizionassi uno schermo in quella posizione. Nell'occhio umano e nella regione dietro l'obiettivo di una fotocamera, vengono utilizzate celle o materiali fotosensibili per raccogliere questa immagine.
Un'immagine virtuale è diversa: quando i raggi divergono da una lente, il loro orientamento lo rende sembra che provengano dalla posizione dell'immagine virtuale. In altre parole, se segui i raggi rifratti all'indietro ma seguendo solo linee rette, convergeranno tutti nella posizione dell'immagine virtuale. Tuttavia, i raggi di luce non convergono fisicamente in questa posizione e se posizionassi uno schermo lì, non vedresti un'immagine. Un obiettivo fotografico è uno dei tipi di obiettivi più familiari che si incontrano quotidianamente, e questi sono disponibili in molti tipi diversi, sebbene condividano tutti gli stessi principi di funzionamento di base descritti in precedenza. Un obiettivo principale è un obiettivo di base con un lunghezza focale fissa e un obiettivo zoom ha una lunghezza focale variabile, quindi non è necessario cambiare fisicamente la posizione per mettere a fuoco qualcosa. Un obiettivo grandangolare è un tipo di obiettivo con una lunghezza focale molto piccola che aumenta notevolmente il campo visivo e un obiettivo fisheye è essenzialmente una versione estrema di un obiettivo grandangolare. Altri esempi sono i teleobiettivi , che hanno lunghezze focali molto lunghe e intendono catturare soggetti molto distanti e obiettivi macro destinati a mettere a fuoco a distanze molto ravvicinate e produrre versioni a grandezza naturale o ingrandite di oggetti. Altri comuni i tipi di lenti sono lenti per occhiali o lenti a contatto, ed entrambi funzionano per correggere i problemi della vista. Se sei "miope", questo significa che le tue lenti oculari creano immagini davanti alla retina sensibile alla luce nell'occhio, e quindi hai bisogno di lenti divergenti (concave) per spostare l'immagine più indietro. Se sei "lungimirante", le lenti nei tuoi occhi produrrebbero un'immagine più arretrata rispetto alle retine, quindi hai bisogno di lenti convergenti per correggere questo problema. Sia le lenti a contatto che gli occhiali correggono allo stesso modo - aggiungendo una lente correttiva aggiuntiva per far corrispondere la lunghezza focale effettiva dell'occhio alla distanza dalla retina, ma ci sono differenze perché le lenti a contatto siedono direttamente sugli occhi. In una lente a contatto, la lente non ha bisogno di coprire tanto spazio (deve solo essere abbastanza grande per la tua pupilla alla massima dilatazione) e può raggiungere questo obiettivo con meno materiale. Per le lenti degli occhiali, l'obiettivo deve coprire un'area molto più ampia ed è di conseguenza più spesso.
Tipi di obiettivi e come funzionano
